В ТУСУРе разрабатывают инновационное устройство для костюма дайвера при погружении в арктические воды — Naked Science
9 минут
ТУСУР

В ТУСУРе разрабатывают инновационное устройство для костюма дайвера при погружении в арктические воды

4.5

В лаборатории факультета электронной техники кафедры промышленной электроники разработчика ТУСУРа при участии руководителя клуба подводного плавания «Наяда-ТУСУР», спелео-дайвера, работают над созданием эффективного, сверх компактного, «умного» канистрового света. Параметры разработки превосходят аналоги в 5-10 раз, а некоторые решения разрабатываются впервые.

В ТУСУРе разрабатывают инновационное устройство для костюма дайвера при погружении в арктические воды / ©ic.pics.livejournal.com

Для работы под водой, в пещерах, на опасных техногенных объектах и в Арктике необходимы качественный мощный источник света и тепла. При этом предъявляются чрезвычайно высокие требования к надежности оборудования: от него напрямую зависит жизнь людей. В настоящий момент дайверами используется так называемый канистровый свет.

Внутри герметичной канистры, которая крепится на поясе, располагаются крупная аккумуляторная сборка, силовые преобразователи с параметрами нагрузки, зарядные платы, платы защиты и контроля. Осветитель соединяется гибким проводом с канистрой и крепится в удобном месте. Благодаря двум выходам возможен и электро-подогрев одежды, и свет: в ледяной воде и для Арктики актуально и то и другое.

Прототип умного живучего аккумуляторного блока / ©Пресс-служба ТУСУР

Однако у существующих приборов есть ряд недостатков: невысокая мощность источника света, отсутствие дублирования источника энергии, небольшой диапазон рабочих температур, и при этом – высокая стоимость. У водолазов, спасателей, исследователей Арктики бывает необходимость проникнуть вдаль, вглубь объекта, на сотни метров на большую глубину в ледяной воде. Отказ электроники (света или подогрева) приведет к нештатной ситуации.

Совместная работа дайверов и разработчиков ТУСУРа помогла найти решение. В канистре возможно использовать первый канал как осветитель, второй — для электро-подогрева костюма человека в ледяной воде. В электронике и схемотехнике нет режимов, которые сразу отключат осветитель, либо подогрев в нештатной работе, так как это может привезти к гибели. Ученым удалось реализовать линейное плавное снижение тока нагрузки до допустимых пределов.

Команде, работающей над новым канистровым светом, удалось добиться яркости, равной мощности пяти автомобильных фар дальнего света с преобразователем в спичечном коробке с двойным независимым питанием. Его обеспечивает разработанный двухфазный синхронный преобразователь с мягкой коммутацией на частотах в 2МГц.

Прототип умного живучего аккумуляторного блока / ©Пресс-служба ТУСУР

Он работает как источник тока на одну нагрузку и не допускает перетоков энергии при разном заряде двух отдельных аккумуляторных сборок (разное входное напряжение) без использования диодов. Например, если разрядится одна аккумуляторная сборка (подогрев), то свет продолжит работать.

Важно, что надежность прибора можно контролировать в режиме реального времени. Это достигается благодаря тому, что схема контроля, защиты, балансировки аккумуляторов собирает, записывает и передает по воздуху всю возможную информацию одновременно с каждого из 14 аккумуляторов как при заряде, так и рабочем разряде. Благодаря этому в режиме реального времени или после можно проанализировать как деградирует сборка, ее реальную емкость и время работы. Это также позволяет сделать погружения более безопасными.

Еще одна успешно решенная в ходе разработки задача – предотвращение замерзания аккумуляторов в условиях низких температур Арктики и подледных погружений. «Существующие аналоги необходимо держать в тепле до самого момента погружения, что не всегда возможно в реальных условиях. Были случаи, когда зимой собрали снаряжение и начинается спуск, но аккумуляторы успели в сумке промерзнуть и не работали», – рассказывает о важности этого элемента разработки руководитель клуба подводного плавания «Наяда-ТУСУР» Кирилл Бородин.

©Пресс-служба ТУСУР

В канистровом свете, разработкой которого занимается команда ТУСУРа, замерзание аккумуляторов не допускается благодаря встроенному подогреву, доводящему внутренность канистры до 0 градусов. После включения света или обогрева аккумуляторы разогреваются, и внутри канистры с электроникой устанавливается температура, комфортная для всех элементов. Благодаря этому прибор сможет работать в широком диапазоне температур: от -40 до +60 градусов. Все параметры будут настраиваться, графики загружаться с обычного смартфона.

В настоящий момент созданы и исследованы математические модели силового преобразователя, на моделях отработаны режимы перегрузки, холостого хода, коммутации, защит. Разработаны печатные платы, проработан и промоделирован конструктив корпуса для работы на глубине до одного километра. Готов полный пакет конструкторской документации на прототип.

Результатом разработки станет сверх компактный, живучий, климатически защищенный, мощный осветитель на 240Вт/480Вт с честным двойным дублированием, самодиагностикой, встроенной платой заряда, балансира и защиты. Он будет востребован армией, МЧС, водолазами, дайверами, спелеологами и другими специалистами, которым приходится работать в экстремальных условиях.   

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
ТУСУР
6 статей
7 часов назад
4 минуты
Ольга Иванова

Международная группа ученых сделала рентгеновские снимки грудной клетки муравьев, проанализировав их мышцы и внутренний скелет. В результате исследователи выяснили, что сила этих насекомых связана с потерей способности летать.

Вчера, 18:46
4 минуты
Денис Гордеев

Исследователи рассказали, где безопаснее всего сидеть и что может снизить вероятность заражения при встрече с друзьями.

11 часов назад
10 минут
Мария Азарова

Ученые из Университетского колледжа Лондона рассказали о случае 45-летнего пациента, перенесшего Covid-19 в достаточно тяжелой форме: примерно через 40 дней после заражения он начал ощущать звон в ушах и внезапную потерю слуха.

16 октября
6 минут
Василий Парфенов

Несмотря на устоявшееся мнение, согласно которому газотурбинные двигатели (ГТД) почти достигли технологического совершенства и прироста характеристик более чем на единицы процентов в новых моделях ждать не стоит, инженеры продолжают искать способы радикально их улучшить. Компания GE Aviation уже до конца 2020 года собирается представить предсерийные экземпляры своих революционных силовых установок, которые должны быть на 20% долговечнее, на 35% экономичнее и будут иметь улучшенную на 80% энерговооруженность, чем предыдущие аналогичные модели.

7 часов назад
4 минуты
Ольга Иванова

Международная группа ученых сделала рентгеновские снимки грудной клетки муравьев, проанализировав их мышцы и внутренний скелет. В результате исследователи выяснили, что сила этих насекомых связана с потерей способности летать.

Вчера, 18:46
4 минуты
Денис Гордеев

Исследователи рассказали, где безопаснее всего сидеть и что может снизить вероятность заражения при встрече с друзьями.

28 сентября
29 минут
Александр Березин

Сентябрь 2020 года принес в Закавказье войну — столкновение Азербайджана и Нагорного Карабаха получило большой размах, общее число жертв, судя по всему, уже перевалило за сотню, а Ереван и Баку объявили мобилизацию (в Азербайджане — частичную). Объективного смысла в войне для самих участников нет. Баку не победит, но и Армения от конфликта ничего не выиграет. Пользу конфликт, однако, объективно принесет Турции, а также тем, кто поставляет в Азербайджан оружие. Возникает вопрос: почему война оказалась возможна, несмотря на дружественную позицию России к Армении, и зачем на нее пошли в Баку? И есть ли у Еревана разумный выход из назревающей бойни?

16 октября
6 минут
Денис Гордеев

Люди со второй и четвертой группами крови с большей вероятностью переболеют Covid-19 в тяжелой форме.

1 октября
39 минут
Александр Березин

После советской эпохи атомные реакторы перестали запускать в космос, но сегодня все постепенно меняется. К атомной энергетике для марсианских колоний примеривается Илон Маск, проекты лунных АЭС прорабатываются в России — и все несмотря на то, что в космосе условия для солнечной энергетики лучше, чем на нашей планете. Что заставляет космическую отрасль все чаще думать об атомных реакторах? Как ни странно, дело в том, что и ядерная энергетика в космосе становится еще важнее, чем на Земле. Попробуем разобраться почему.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: